三维骨架：追踪宇宙的纤维状结构

旨在提取和量化宇宙纤维状结构的骨架形式体系被推广至三维密度场；本文提出并验证了一种计算骨架局部近似的数值方法，该方法在高斯随机场上进行了验证。该方法能够很好地追踪大尺度暗物质分布数值模拟给出的三维场中的纤维状结构，且对单调偏置不敏感。我们分析了其两个特征，即长度和微分长度，针对高斯随机场进行了研究。其单位归一化密度对比下的微分长度随底层密度对比的概率密度函数（PDF）乘以总长度再乘以一个涉及谱参数平方的二次 Edgeworth 修正而缩放。总长度随平滑长度的平方反比缩放，其缩放因子由$0.21 (5.28+ n)$给出，其中$n$是底层场的幂律指数。这种依赖性意味着总长度可用于限制底层功率谱的形状，从而限制宇宙学模型。文中讨论了骨架在星系形成和宇宙学中的可能应用。作为示例，我们计算了暗物质模拟中暗晕自旋的取向以及骨架附近流的取向。沿细丝的流动是层流的，而在距骨架 500 kpc 范围内的暗晕自旋优先垂直于流动方向，比例约为 25%。